Тюнінг двигуна по тиску

Підвищити потужність двигуна можна різними шляхами: установкою нових систем управління двигуном, зміною робочого об'єму, доопрацюванням головки блоку, перенастроюванням фаз газорозподілу, систем впуску та випуску, подачі палива і іншими складними операціями. А можна просто збільшити кількість паливоповітряної суміші в циліндрах двигуна. Робиться це досить легко, досить вдатися до наддуву двигуна. Наддув існує двох типів: природний і за допомогою нагнітачів (компресорів). Дія природного наддуву не залежить від нагнітача, а засноване на фізичних процесах. Перший вид природного наддуву - інерційний, акустичний або резонансний, що виникає при коливальному русі газів при такті впуску в колекторі. Змінна виникнення хвиль тиску і розрядження можна використовувати для збільшення наповнення циліндрів, при цьому, як би виникає ефект дозарядки циліндра. Ще один вид природного наддуву - швидкісний або динамічний. Він заснований на використанні швидкісного напору повітряного потоку на високих швидкостях руху автомобіля. При використанні природного динамічного наддуву на капот автомобіля встановлюють спеціально спроектований повітрозабірник. Якщо перший занадто «слабо» збільшує наповнення циліндра і не користується великою популярністю у любителів швидкої їзди, то нагнітачі дуже часто використовують для збільшення крутного моменту і потужності ДВС. Компресор будь-якого типу призначений для стиснення повітря (а іноді і суміші) і його подачі в циліндр двигуна. Найбільш важливими параметрами нагнітача є ступінь підвищення тиску, подача, ККД і масово-габаритні характеристики. Виходячи з цього, в форсажі по тиску розрізняють чотири системи наддуву за допомогою компресорів-нагнітачів: турбокомпресором (Turbocharger), об'ємним і відцентровим приводними нагнітачами (Supercharger) і комбіновану систему. Зізнатися, існує безліч нагнітачів іншого типу, які на сучасному рівні розвитку тюнинговой техніки застосування поки не знайшли:
Для максимального збільшення моменту і потужності потрібно прагнути до можливо більшого тиску наддуву. щоб вводити в циліндр більшу кількість горючої суміші. А якщо нам не потрібно для повсякденної їзди «рекордний» автомобіль? Тоді розділимо всі системи наддуву ДВС на низький (0,2-0,4 бару), середній (0,4-0,8 бару) і високий (0,8-2 бару). В тюнінгу для форсування атмосферних двигунів наддувом, як правило, застосовують низький і середній наддув. При цьому поліпшується коефіцієнт наповнення циліндрів, проте, зростають навантаження на багато деталей двигуна, знижується запас їх міцності, виникають умови для детонації, знижується моторесурс. Втім, атмосферні двигуни, які піддаються такій переробці і витримують навантаження, зберігають необхідні експлуатаційні властивості. Причому без будь-яких істотних змін в їх конструкції, можна застосувати низький, а іноді і середній наддув. Високий наддув найчастіше застосовують, для подальшого підвищення потужності двигунів з нагнітачами низького або середнього наддуву, а також для спеціально переконструювати атмосферних двигунів. Необхідно відзначити, що компресори практично не змінюють форму кривих ні потужності, ні моменту, а змінюють лише числові значення в бік збільшення.
Перший вид компресора це багатьом відомий турбокомпресор, який набув широкого поширення років 20 назад завдяки своїм високим технічним характеристикам: малим габаритам, простоті установки і високому тиску повітря, що нагнітається. Схема турбо наддуву проста. Вона складається з двох турбін: газової і відцентрової. Газотурбінних, яку врашают вихлопні гази двигуна, використовується в якості приводу нагнітаючої відцентрової турбіни. В останній обертається «крильчатка», яка відкидає повітря відцентрової сили від центру до периферії. Чим більше обертів лопаток, тим більше сила і вище швидкість сходу повітряного потоку з лопаток, відповідно, більший тиск розвиває нагнітач, яке може становити у різних турбокомпресорів від 0,4 до 2 бар. До недоліків турбокомпресора слід віднести дорожнечу, складність обслуговування і відомий «провал» при малій частоті обертання. Частота обертання, крильчаток сучасних турбокомпресорів становить 40-150 тис. Об / хв (і більше). Вона обмежується міцності і температурою вихлопних газів. Максимальну подачу повітря і високий тиск конструкція забезпечує при максимальних обертах робочої лопатки, тобто клонували двигуна, коли вихлопні гази мають найбільшу енергію для «розкрутки» газової турбіни.

Друга, найбільш складна схема, це Bi Turbo або Twin Turbo із середнім і високим наддувом. У такій схемі на ДВС працюють вже два нагнітача і кожен приводиться в дію від своєї групи циліндрів. Це, як би паралельна робота нагнітачів на двигун. Нагнетатель в цьому випадку потрібно меншого розміру (з меншою інерцією обертання лопаток турбін), тому вихлопних газів групи циліндрів легше його розкрутити і уникнути «бою» на малих обертах коленвала, поки кінетична енергія вихлопу ще низька. Така схема підключення компресорів має переваги по тязі на низьких оборотах і по високому тиску при максимальній частоті обертання лопаток. Такі схеми підходять 6-циліндровим рядним і V-образним багатоциліндрові моторам. Першим дозволяє використовувати вихлоп від трьох циліндрів для обертання лопаток однієї турбіни. Приклад такої схеми-двигун VW VR6, створений фахівцями фірми HGP. Два турбонагнетателя ККК К04 наповнюють шість циліндрів надлишковим повітрям, при цьому потужність збільшується до 460 к.с. У планах фірми збільшити цей показник до 500 к.с. (і це все при обсязі 2,8 л.). Тюнйнговщік з північноамериканського континенту Lingenfelter підвищує потужність Corvette. У першому випадку за $ 20 000 з 345 к.с. до 500 к.с. У другому - за $ 44690 до 650 к.с.
Третя, менш поширена схема, це асиметричний або імпульсний наддування. У цій схемі тільки один нагнітач приводиться в дію вихлопними газами від однієї групи циліндрів, але форсує все циліндри двигуна. При цьому технологія дозволяє форсувати двигун низьким наддувом вже на малих обертах. Така технологія застосовується на SAAB 9-5 з 3-літровим мотором V6 потужністю в серійному виконанні 200 к.с.

Наступний вид компресора - об'ємний приводний нагнітач. Принцип його роботи полягає в об'ємному витіснення, вичавлюванні повітря між корпусом і двома роторами спеціальної форми. При цьому повітря в нагнітальний трубопровід подається окремими поштовхами. Ротори компресора приводяться в обертання через підвищену передачу (зазвичай полікліновим ременем від коленвала за допомогою алюмінієвих шківів. Заміна шківа компресора на менший по діаметру - підвищує тиск, оскільки збільшується частота обертання ротора нагнітача. Переваги цієї конструкції полягають в її простоті і надійності. Головне, об'ємне витіснення повітря дозволяє отримати і підтримувати постійне середнє надлишковий тиск на виході з компресора 0,4-0,8 бару в усьому діапазоні частот обертання роторів нагнітаючи Еля 3-10 тис. об / хв і, відповідно, клонували двигуна. Це нагнітачі типу Roots (роторний), Lysholm (гвинтовий), G - Lader ( «біжучий хвиля»). Роторні і гвинтові нагнітачі застосовуються на Mercedes, «біжучий хвиля »- на VW. встановлений фірмою TRD об'ємний роторний нагнітач для мотора Toyota Camry V6 3,0 24V при надмірному тиску 0,6 бар збільшив потужність з 194 к.с. до 240 к.с. Зауважимо, приводний нагнітач встановлений замість ресивера впуску. для Pontiac Grand Am з нагнітачем Eaton М-62 з 3,4 л OHV V6 склала 245 к.с. проти серійних 170 к.с. установка нагнітача скоротила час розгону 0-100 км / ч з 7,5 до 5,9 сек. Ціна приводних нагнітачів більше $ 1000, а установка від $ 500.
Нагнетатель типу Roots встановлюють, як перед, так і після карбюратора. Включення нагнітача між карбюратором і двигуном сприяє енергійному перемішуванню паливо-повітряної суміші і краще випаровуванню бензину. Однак, при цьому необхідно вносити зміни в конструкції карбюратора і нагнітача. Таким способом користуються американці при тюнінгу двигунів - величезних «вісімок».

Третій вид компресора - відцентровий приводний компресор. Він ніби складається з двох уже знайомих деталей: равлики відцентрової турбіни і системи приводу з підвищувальної передачею, як і у об'ємного. Через приводу від коленвала (з обмеженими оборотами) робоче колесо турбіни має «малі» обороти, розвиваючись лише до половини турбокомпресорних оборотів. Тиск на виході з компресора становить лише 0,2-0,4 бару або трохи більше. Проте, підвищення потужності мотора досягається істотне. Скажімо, серійний двигун Mercedes 300 GE має потужність 170 л.с, а при установці відцентрового приводного нагнітача від Mosselman Turbo Systems його потужність піднялася до 265 к.с, а момент зріс з 255 до 385 Нм, при абсолютному тиску 1,48 Бара. Потужність двигуна MB 500 SL (R129) збільшилася з 320 к.с. до 497 к.с. при використанні нагнітача Lotee Двигун VW Vento VR6 збільшив потужність до 335 к.с. при тиску наддуву 0,4 бар. Переваги цього нагнітача низького наддуву полягають в його компактності, що дозволяє розташувати його в моторному відсіку самих «упакованих» автомобілів. При цьому, залишається ще багато місця для повітроводів, інтеркулера і іншого додаткового устаткування. Однак, незважаючи на простоту, надійність, мала вага і габарити, приводні нагнітачі досить рідко зустрічаються під капотами «заряджених» автомобілів. Ціна комплекту до $ 6000.
Комбінований, четвертий вид нагнітача - це комбінація компресорів при спільній роботі на двигун, т. Н. «Двоступеневий наддування». Перший ступінь - це, як правило, об'ємний приводний нагнітач, а друга-турбокомпресор. Таке з'єднання нагнітачів називають послідовним. При такій схемі забезпечується стабільна подача повітря і його високий тиск у всьому діапазоні обертання колінчастого вала. Але в тюнінгу застосовуються рідко, тому що більше підходять для спортивних автомобілів. Для установки і роботи нагнітачів застосовують додаткові пристрої: установчу раму, кріплення, повітропроводи, інтеркулери і т. Д. Варто докладно познайомитися з деякими з них.
Для повітропроводів подачі і відведення повітря від компресора і інтеркулера застосовують алюмінієві, пластикові або силіконові труби різного профілю. Матеріали з гуми намагаються не використовувати, бо гума розтягується при великому тиску, має малий температурний запас. Діаметр трубопроводів спеціально розраховують, він залежить від об'єму двигуна і тиску наддуву. Це правило справедливо, як для системи впуску, так і системи вихлопу. Приблизний діаметр вихлопної труби (з нержавіючої сталі або титану) для дволітрового турбо мотора 70 мм. А для з'єднання всіх труб системи застосовують перехідники, трійники і муфти з цих же матеріалів. Велика увага приділяється компонуванні і кріпленню трубопроводів в моторному відсіку.
При середньому і високому наддуванні температура стисненого повітря за компресором підвищується. Для отримання ще більшого масового наповнення циліндрів двигуна встановлюють «холодильники», які призначені для проміжного охолодження повітря між компресором і впускним трубопроводом. Повітря можна охолоджувати спеціальними охолоджувачами (теплообмінниками - интеркулерами), або за допомогою випарного охолодження. Випарне охолодження полягає у упорскуванні в повітря суміші легко випаровуються речовин: води, спирту, аміаку або оксиду азоту (система NOS). Ці речовини, крім охолодження, виступають в ролі каталізаторів хімічної реакції, покращуючи процес згоряння і підвищуючи, тим самим, тиск згоряння. Найчастіше застосовують уприскування води в повітряну суміш, до равлики нагнітача, перед интеркулером і в ресивер впуску. Теплообмінники бувають двох типів: повітряні і водоповітряні. У першому варіанті охолоджуючої середовищем стисненого повітря в радіаторі виступає навколишнє повітря. Існують і більш оригінальні системи - подача води на стільники. У другому, охолоджуюча вода, яка потім сама охолоджується у водяному радіаторі. До переваг другий, більш складної схеми, можна віднести більш інтенсивне відведення тепла і можливість розміщення невеликого маленького теплообмінника в будь-якому місці підкапотного простору. Для інтенсифікації теплообміну застосовують вентилятор, встановлений за интеркулером. В кулері повітря охолоджується з 90-100 ° С до 80-90 ° С. Введення в конструкцію вентилятора знижує температуру до 60-70 ° С. А вищеописане введення уприскування води на радіатор ще знижує температуру в межах 5-10 ° С. При використанні інтеркулера двигун BMW 325 TD збільшує потужність з 115 до 143 к.с, двигун популярного позашляховика Nissan Patrol 2,8 TD з 115 до 138 к.с. Комплект інтеркулера коштує $ 300-1500.

Для управління тиском турбокомпресора вводять просту механічну систему - Waste Gate - перепускний клапан на випуску. Він відводить «зайві» вихлопні гази, на крильчатку турбіни, при досягненні заданого тиску наддуву.

Найчастіше, в систему впуску вводять спеціально розрахований ресивер, який служить для згладжування пульсації Тиску від компресора, акумулюючи повітря для найкращого розподілу по циліндрах. Це робиться для більш «м'якої» роботи мотора. У нагнітальному повітроводі або ресівері зазвичай встановлюють запобіжний клапан, який регулює тиск повітря, що нагнітається, і підбурює його при різкому стрибку тиску, оберігаючи двигун від перевантажень і руйнування. Такий прилад називається Blow Off.

Для більш повного контролю за двигуном встановлюють додаткові прилади. Такі як датчик тиску на впуску, датчик температури вихлопних газів, датчик детонації і інші.
Іноді вимагає доведення система харчування. Встановлюють високопродуктивні електрич-етичні бензонасос, форсунки більшої подачі, встановлюють керований регулятор тиску палива. Часто встановлюють ресивер палива, який служить для вирівнювання подачі палива при різких маневрах. Витрата палива при установці нагнітача зростає в середньому на 10 - 15%, а іноді і в два рази і в більшості своїй залежить від ступеня «жвавості» водія. Залежно від ступеня наддуву і «екстремальності» руху. Для живлення двигуна бажано використовувати високооктанове паливо АІ - 98.
Доробки часто вимагає система запалювання. Змінюють початковий кут випередження запалювання і застосовують свічки зі зміненим калильним числом. Але, в більшості випадків, при екстремальному форсажі мотора необхідно повністю замінити штатний контролер на гоночну систему управління двигуном. Додатково до системи управління додають Boostcontroller і Turbotimer. Перший прилад дозволяє з місця водія регулювати тиск наддуву, подачу палива і кут випередження запалювання, а відповідно, потужність двигуна. Другий прилад - заглушить мотор при вимкненому запаленні через кілька хвилин, які необхідні для охолодження крильчатки турбокомпресора. Вартість приладів $ 150-600. Варто зазначити, що другу функцію вже може виконувати охоронна система.

Для зменшення втрат на усмоктуванні палива при вході в компресор, поряд зі стандартними воздухофильтра, встановлюють спортивні, зі зниженим опором від фірм-виробників INXX, Jamex, KN, Ramair, Green, Pipercross та інших.
Як правило, при установці нагнітачів в систему змащення додають масляний радіатор більшої продуктивності, щоб забезпечити кращий захист двигуна від перегріву. А при установці відцентрових компресорів, забезпечують підведення масла до підшипників турбіни для змащення й охолодження. Також рекомендується перехід на більш якісне моторне масло спеціально для наддувних двигунів.

# 160 (c) moskvich2140.ru